DE968264C - Verfahren zur Wiederherstellung der urspruenglichen Frequenzlage der Sprache bei verlangsamt ablaufenden Sprachspeichern - Google Patents

Description

In vielen Fällen erweist es sich als notwendig, eine Zeitdehnung von gespeicherter Sprache vorzunehmen. Dies ist z. B. bei den sogenannten Diktiergeräten erforderlich, die das mit normaler Sprachgeschwindigkeit auf den Band- oder Platten- oder Drahtspeicher aufgenommene Diktat in langsamer Weise, d. h. unter Zeitdehnung, zur leichteren Aufnahme in die Schreibmaschine wiedergeben sollen. Die Aufgabe tritt besonders auf, wenn der Diktierende gewohnt ist, schnell zu sprechen.

Läßt man nun einen solchen Sprachspeicher, z. B. einen Plattenspieler, mit der halben Drehzahl ablaufen, so wird zwar die Zeit auf das Doppelte gedehnt, doch wird die Sprache dabei praktisch unverständlich, da sich die gesamten Formatbereiche verschoben haben. Alle Vokale erhalten einen dumpfen Charakter.

Es sind schon verschiedene Verfahren bekanntgeworden, die z. B. bei Bandgeräten mit mehreren rotierenden Abtastköpfen bei langsamerem Ablauf des Gerätes die ursprüngliche Frequenzlage angenähert wiederherstellen. Doch wirkt die hierbei notwendige zeitliche Zerhackung in Teilabschnitte sehr stark störend und mindert die Verständlichkeit

wesentlich. Auch ist ein solches Verfahren nur bei Bandgeräten anwendbar. Dazu tritt eine stärkere Abnutzung des Bandes.

Läßt man den Sprachspeicher mit halber Geschwindigkeit ablaufen, so könnte versucht werden, durch eine Frequenzverdoppelung die ursprüngliche Frequenzlage wiederherzustellen. Dies gelingt jedoch nicht durch eine Frequenzverdoppelung des gesamten nicht unterteilten Bandes. Es treten dann ίο durch die physikalisch bedingte nichtlineare Verzerrung bei der Frequenzverdoppelung Klirrtöne, d. h. Differenztöne, Summentöne und Obertöne, auf, die eine wesentliche Herabsetzung der Silbenverständlichkeit bewirken.

In der Literatur ist ein Verfahren beschrieben worden, das eine Zeitdehnung von gespeicherter Sprache durch langsameren Ablauf des Sprachspeichers mit halber Geschwindigkeit ermöglicht und die ursprüngliche Klangfarbe durch Frequenz-Verdoppelung dadurch wiederhergestellt, indem es die Sprache durch ein Eingangsaggregat von Bandfiltersätzen in mehrere Teilbänder aufteilt und die bei der anschließend erfolgenden Frequenzverdoppelung entstehenden Klirrtöne (Differenztöne, Summentöne und Obertöne) durch einen Ausgangsfiltersatz unterdrückt. Dieses Verfahren soll für ein Sprachband von 50 ... 2500 Hz angewendet werden und benutzt für diesen Frequenzbandumfang zehn Filterbereiche. Diese verhältnismäßig große Zahl teuerer Filter wird unter dem Gesichtspunkt gewählt, möglichst wenige Störungen durch unerwünschte Summen- und Differenztöne in den einzelnen Filterbereichen zu erhalten.

Es ist dort eine Bandeinteilung getroffen, die nach höheren Frequenzen hin verhältnismäßig wenig ansteigende Filterbreiten aufweist. Um bei der großen, nach diesem Verfahren notwendigen Filterzahl den Aufwand für die Ausgangsfilter herabzudrücken, wird das Superhetprinzip angewandt, so daß man mit einem Ausgangsfilter auskommt. Man muß allerdings einen großen Aufwand für die Modulation und Demodulation des Gesamtbandes treiben, der sich nur bei einer großen Anzahl von Teilbereichen, d. h. von Filtern, bezahlt macht. Dem Vorteil des Superhetprinzips, zu leichteren Filtern zu gelangen, steht der Nachteil der außerordentlichen Anforderungen an die relative Flankensteilheit dieser Filter (z. B. ± 50 Hz Durchlaßbreite bei 17600 Hz Mittenfrequenz) gegenüber.

Die Zahl der Filter könnte jedoch wesentlich kleiner gewählt werden, wenn man auf die Harmonie der eingeschwungenen Sprache stärker eingeht. Hierzu liegt die physikalische Berechtigung vor, da der eingeschwungene Zustand der Sprache zeitlich überwiegt, wie sich aus den Oszillogrammen gesprochener Sprache leicht erkennen läßt. Da weiterhin die einzelnen Obertöne der eingeschwungenen Sprache harmonisch liegen, ergeben sich auch bei breiteren Filtern im oberen Sprachbereich keine Klirrverzerrungen, sondern höchstens geringe Änderungen der Klangfarbe, die jedoch auf die Verständlichkeit praktisch ohne Einfluß bleiben.

Die Erfindung geht ebenfalls von den bekannten Verfahren zur Wiederherstellung der Ursprungliehen Frequenzlage der Sprache bei verlangsamt ablaufenden Sprachspeichern aus, bei denen die Sprache durch ein Eingangsaggregat von Bandfiltersätzen in mehrere Teilbänder aufgeteilt wird und die bei der anschließend erfolgenden Frequenz-Verdoppelung entstehenden Klirrtöne (Differenztöne, Summentöne und Obertöne) durch einen Ausgangsfiltersatz unterdrückt werden. Ausgehend von der im vorgehenden Absatz dargelegten Erkenntnis wird aber eine abweichende Aufteilung des Sprachbandes vorgeschlagen, die es erlaubt, mit wesentlich geringerer Filterzahl auszukommen.

Erfindungsgemäß erfolgt die Aufteilung des Sprachbandes in höchstens sieben, vorzugsweise fünf Teilbänder, wobei die Filter für höchstens die drei unteren Teilbänder eine gleiche Durchlaßbreite, vorzugsweise von 100 Hz für die Eingangs- und 200 Hz für die Ausgangsfilter, aufweisen, während die Durchlaßbereiche der Filter der folgenden höherfrequenten Teilbänder sich in annähernd geometrischer Progression erweitern.

Bei der Bandaufteilung nach der Erfindung sind nur die Bereiche der Vokale, d. h. in den unteren Teilbändern die Durchlaßbereiche, klein gehalten, in den oberen Bändern steigen sie nach einer geometrischen Progression an. Durch die erfindungsgemäße Bandaufteilung kann man infolge der wesentlich geringeren Filterzahl von dem Superhetprinzip absehen und kommt so zu einer verhältnismäßig einfachen Anordnung, bei der das Sprachband ohne Umsetzung in seiner ursprünglichen Frequenzlage wiederhergestellt wird.

Der Gegenstand der Erfindung ist im folgenden an den in den Abbildungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Abb. ι zeigt eine an sich bekannte Frequenzverdoppelungsschaltung (FVDS), die etwa einer Vollweg-Gleichrichter-Schaltung entspricht;

Abb. 2 gibt die Bandaufteilung durch Bandfilter wieder.

Hierbei wurden folgende Gesichtspunkte beachtet. In die zwei unteren Bereiche BP₁ und BP₂ fällt bei einer Frauenstimme jeweils nur eine Sprachfrequenz, die Stimmbandgrundschwingung und die zweite Harmonische, bei einer Männerstimme jeweils nur die zweite und die dritte Harmonische der Sprache. In den nach der Frequenzverdoppelung folgenden Bandfiltern BP₁' und BP₂' können ebenfalls nur je eine Sprachfrequenz mit ihren für das Einschwingen nötigen Seitenbändern auftreten. Die übrigen Bereiche BP_S bis BP₆ bzw. BP₃' bis BP₆' sind so gewählt, daß bei der Frequenzverdoppelung unerwünschte Differenztöne nicht entstehen können oder entstehende Summen- und Obertöne im Filtersatz BPζ bis BP₆ unterdrückt werden. Vor und hinter den Filtersätzen sind Verstärker V₁ ... V₆ bzw. V₁ . . . V₆ angeordnet, die zur Entkopplung der einzelnen Pfade dienen. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die vom Schallspeicher kommende, auf das doppelte Zeitmaß gedehnte Sprache in nahezu derselben

Klangfarbe wiederherzustellen. Durch weitgehende Anwendung von Kristalloden (Transistoren) für die Verstärker und die Frequenzverdoppelstufen läßt sich der notwendige Aufwand niedrig halten. Auch der Strombedarf wird sehr gering sein, so daß die Anlage auch aus einer Trockenbatterie gespeist werden kann, wenn keine Netzanschlußmöglichkeit gegeben ist.

Das Gerät ist für eine Bandbreite von 200... 3400 und auch für einen Bandbereich bis 6000 Hz unter Hinzufügung des gestrichelten Pfades mit den Bandfiltern AP₆ und BP₆' geeignet. Es kann sinngemäß auch noch herunter bis 100 Hz erweitert werden, um auch die Stimmbandgrundschwingung einer Männerstimme mit aufzunehmen. Für die Verständlichkeit trägt diese Erweiterung jedoch praktisch nichts bei und kann daher zur Kostenersparnis im allgemeinen wegfallen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Wiederherstellung der ursprünglichen Frequenzlage der Sprache bei verlangsamt ablaufenden Sprachspeichern, wobei die Sprache durch ein Eingangsaggregat von Bandfiltersätzen in mehrere Teilbänder aufgeteilt wird und die bei der anschließend erfolgenden Frequenzverdoppelung entstehenden Klirrtöne (Differenztöne, Summentöne und Obertöne) durch einen Ausgangsfiltersatz unterdrückt werden, gekennzeichnet durch die Aufteilung des Sprachbandes in höchstens sieben, vorzugsweise fünf Teilbänder, wobei die Filter für höchstens die drei unteren Teilbänder eine gleiche Durchlaßbreite, vorzugsweise von 100 Hz für die Eingangs- und 200 Hz für die Ausgangsfilter, aufweisen, während die Durchlaßbereiche der Filter der folgenden höherfrequenten Teilbänder sich in annähernd geometrischer Progression erweitern.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils vor den Eingangsfiltern und nach den Ausgangsfiltern Trennverstärker vorgesehen sind.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Trennverstärker Kristalloden verwendet werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Electronics, Dezember 1951.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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